导弹结构设计翼面的构造与设计.ppt

操纵面的构造与设计6.7.1操纵面的功用与要求操纵面是用来产生附加空气动力，形 成控制力和力矩，使导弹得到操纵性和稳 定性的各种可动升力面的总称导弹上常 用的操纵面有舵面和副翼等1 前翼 2 弹翼 3 舵面 4 尾翼 5 副翼 图6.7.1 地－空导弹1 副翼 2 方向舵 3升降舵 图6.7.2 飞航式导弹6.7.2 操纵面的结构形式操纵面的几何外形与弹翼的相似，但尺寸比弹翼小，构造比 弹翼简单 ◆全动式舵面 它可以由铝合金的上 下壁板铆接而成，也 可以是实心结构；根 部接头由合金钢制成 ，一端为叉形，与舵 面铆成一体；另一端 为转轴，与操纵机构 的摇臂相连图6.7.3 全动式舵面副翼的可能构造形式 ◆单梁式铆接副翼,由管状梁、翼肋、蒙皮和配重组成 夹层结构副翼,由管梁、蒙皮、塑料后缘、松孔填料等组成，若 要增加刚度亦可安排翼肋玻璃钢副翼,内有金属梁和翼肋a)单梁式铆接副翼 (b)夹层结构副翼 (c)玻璃钢副翼图6.7.4 副翼的可能构造形式副翼的可能构造形式 ◆1 安定面 2 盖板 3 风轮 4 螺钉 5 副翼 6 锁紧销 7 销套 8 止动件 9 卡箍 10 轴座 11 、12 上下板 13 转轴 14 弹簧 15 易熔材料图6.7.5 陀螺副翼它位于安定面的翼 尖后缘。

它由上下板、 风轮（陀螺转子）和转 轴等组成当导弹受干 扰而滚动时，因陀螺转 子被迎面气流驱动作高 速旋转，由二自由度陀 螺的进动特性，产生陀 螺力矩，使两个陀螺副 翼反向偏转，进而形成 操纵导弹的滚动力矩， 力图使导弹恢复其原来 位置，保证导弹具有横 向稳定性6.7.3 操纵面转轴的安排形式对于一对水平舵面的转轴，常见的安排形式有斜交的和同轴的两 种（图.6.9.6） ◆对斜交的转 轴，可布置在舵面的 最大厚度处，转轴承 弯承扭能力大；缺点 是操纵协调较困难， 舵面效率低，偏转时 舵与弹身间有较大间 隙，气动性变坏对 同轴的转轴，其优缺 点与上相反，它比前 者应用较广a)两转轴斜交的(b)两转轴共轴 （图.6.9.6） 对于两对舵面的转轴，有三种安排形式（图6.9.7）：四个转 轴共面，但一对为曲轴；两对轴在两个平行平面内；四个轴共 平面，但有两个半轴，两半轴的对应舵面可同向或反向偏转◆图6.7.7 两对舵面转轴的安排(a)带曲轴的 (b)不在同一平面的 (c)带半轴的操纵接头有两种安排： ◆操纵接头被直接装在轴上（如操纵摇臂），或单独设置（图 6.7.8）后者即所谓双支点式，一个支点是舵面的转轴，另一个 支点是操纵接头。

图6.7.8 操纵接头与转轴分离6.7.4 操纵面与弹身或弹翼的连接图6.7.9:舵面接头与转轴是通过锥形螺栓连接固定的，转轴上装 有摇臂，舵机操纵摇臂偏转舵面 图6.7.10舵面接头与转轴通过 键槽配合、用斜螺钉固定的 图6.7.9 锥形螺栓连接舵面与转轴组装：1 斜螺钉螺帽 2 舵 面 3 转轴 舵面 转轴 图6.7.10 键槽式连接舵面与转轴组装：1 斜螺钉 螺帽 2 舵面 3 转轴 舵面 转轴图6.7.11是一种快速连接接头 1 舵面 2 接头 3 导销 4 弹身支座 5 转轴 6 滚珠轴承 7 螺钉 8 顶块 9 螺钉 10 钢球 11 弹簧 图6.7.11 快速连接接头1 接头座 2 接头耳环 3 纵 墙 4 转轴 5 滚珠轴承 图6.7.12 副翼与弹翼、弹身 的连接图6.7.12所示为副翼与弹翼、弹身的连接情况 图6.7.13所示为副翼与弹翼、弹身的连接示意图 图6.7.13 副翼与弹翼图弹身连接示意1.弹翼2.转轴3.副翼4.操纵接头5.摇臂7转轴8弹翼接头6.7.5操纵面转轴位置的选择转轴与操纵面压力中心的相对位置，有三种情况（图6.7.14）：（1）转轴在压力中心前（位置Ⅰ）（2）转轴在压力中心上（位置Ⅱ）（3）转轴在压力中心后（位置Ⅲ） (a)仅有一个压力中心(b)一个压力中心变化范围图6.7.14 转轴位置的选择实际上，舵面压力中心位置是 随导弹飞行速度变化而变化的。

一般把转轴位置放在压力中心后 限位置（点）前3～5﹪处为避 免出现过补偿情况，在亚音速时 将舵锁住，在超音速时再打开锁 紧装置进行操纵§6.8 折叠弹翼 6.8.1 概述(1) 折叠式翼面的功用、组成与分类折叠翼面的优点是：缩小了导弹的横向尺寸，便于箱（筒） 式贮装、运输和发射；节省了导弹的贮运空间，增加了贮运装置的 贮运能力，提高了武器系统的作战能力折叠翼面一般由可折翼面、折叠机构和能源等部分组成 按不同的方式，折叠翼可以有不同的分类按折叠翼弦向分 离面位置分为全翼折叠和部分折叠两种 （2） 设计要求除了翼面设计的基本要求外，还有以下特殊要求： 1）翼面在折叠状态时，必须满足规定的空间尺寸要求；不能与相邻结构 发生干涉或碰撞现象； 2）机构简单、安装使用方便、安全，工作可靠； 3）展开运动应满足展开时间、展开角度、展开同时性等运动要求； 4）展开到位时，翼面应定位准确，锁定可靠，展开运动不对弹身产生过 大的干扰、冲击与振动； 5）由于折叠机构的影响，翼面上容易出现突出物，应注意整翼的气动外 形设计3) 设计的初始条件除翼面设计应该具有的初始条件外，还应具备以下初始条件： 1）必须明确对翼面折叠程度，折叠与展开状态的空间尺寸，折叠、展开 方向等要求； 2）明确折叠翼所在弹身的结构特点和设备布置等情况； 3）确定展开到位时间、展开角度、展开同时性等参数的数值范围； 4）折叠翼质量特性的限制指标； 5）如果是箱式或筒式发射，应明确发射箱、发射筒对折叠翼的要求。

6.8.2 纵向折叠翼面与机构图6.8.1所示是一种卡块弹性轴式折叠翼的结构简图 1 弹身某舱段后底 2 支座 3 弹翼 4 大扭簧 5 转 轴 6 卡块 7 卡块轴 8 小扭簧 图6.8.1 卡块弹性轴式折叠翼 这是一种潜 入弹身内的折叠 翼，弹翼共四片 ，成“X”形布 置，向后折叠， 故在弹身上开有 四条纵向槽 图6.8.2所示是一种弹簧珠式折叠弹翼的结构原理图 弹翼正处于伸展位 置依靠弹珠（5），在弹 簧（6）的作用下，顶住弹 翼（1）的斜面，从而使弹 翼（1）处于竖立位置这 种机构工作可靠，结构简 单，但展开力较小，只适 用于小型战术导弹 1 舵 2 舵轴 3 螺钉 4 舵机 5 钢球 6 弹簧 7 舵机轴承图6.8.2弹珠式潜叠舵面图6.8.3是火箭弹尾翼的折叠和展开状态图，它的展开力是燃气压力 1 翼面 2 转轴 3 衬套活塞 4 密封圈 5 基础环 6 弹簧胀圈 7 螺钉 8 密封圈 9 喷管 10释放螺钉 11 弹身图6.8.3 燃气压力式折叠翼这种机构构造复杂，但展开力比扭簧力大图6.8.4是外翼潜入翼根内的一种方案，也称为可伸缩弹翼1 翼根部分 2 套筒 3 弹簧 4 芯杆 5 撑杆 6 外翼 7 副翼图6.8.4 可伸缩弹翼折叠时，从翼根分离面上的槽口，伸入一拨杆顶压芯杆（4）的帽 ，使弹簧（3）被压缩，撑杆（5）逆时针转动，外翼（6）绕前缘的转 轴转动而潜入翼根内。

这种结构形式不占用弹身空间，机构较简单， 但减少弹翼的展长是有限的6.8.3 横向折叠翼面与机构横向折叠翼面是在翼面的根部或中部，沿气流方向设置一弦 向分离面，使外翼部分可绕分离面上的转轴折叠或展开图6.8.5 所示为一种内弹簧式折叠翼的结构简图1 弹簧座Ⅰ 2 弹 翼底座 3 弹翼 本体 4 右旋弹 簧 5 弹簧座Ⅱ 6 右旋弹簧 7 转 轴 8 弹簧座Ⅲ 9 拨锁锁钉 10 锁 键 11 弹簧 12 固定螺钉 图6.8.5 内弹簧 式折叠翼面这种折叠翼的结构特点是：1）所有零件均隐藏于流线型的弹簧舱体内，不影响弹翼气动外 形，有利于高速飞行2）结构简单，使用灵活、方便、可靠3）弹翼折叠后没有约束装置，适宜于筒（箱）发射4）安装弹簧的壳体，突起于弹翼底座与翼面本体两个部分之上 ，加工有一定困难图6.8.7是另一种折叠翼方案它是人工折叠、自 动展开的这种机构 工作可靠，但气动外 形较差1 卷曲翼 2 支座 3 锁紧件 4 弹簧座 5 扭簧 6 小弹簧 7 转轴 8 螺灯 图6.8.7 折叠卷曲翼图6.8.8所示为弹簧楔形块式折叠翼面结构简图此种翼面含4片 弧形翼（1），它被轴 （3）铰连于弹身的筒 状弹翼支座（4）的凸 耳座上。

采用扭转弹簧 （2）作为提供展开力 的元件锁紧装置是在 一薄片弹簧上焊以楔形 锁紧块（7），再用铆 钉（6）铆接于弹簧支 座（4）的筒状壳体上 1 弹翼 2 扭转弹簧 3 轴 4 弹翼支座 5 弹身 6 铆钉 7 楔形块 图6.8.8 弹簧楔形块式折叠翼面6.8.4 扭力元件的计算扭力元件提供的扭转力矩应该大于折叠翼展开过程中气动 力形成的阻力矩和零件之间摩擦力矩之和，并有：式中 ——展开过程中的扭转力矩（N·m）——所需的扭力元件的扭转力矩（N·m）——展开过程中零件之间的摩擦力矩（N·m）——展开过程中的气动力形成的阻力矩（N·m）（6.8-1）对于扭力元件，由机械设计可得:式中 ——扭转弹簧的刚度系数（N·m/rad）——扭转的初始角（rad）式中 ——外翼绕转轴的转动惯量（kg ·m2）——t时刻外翼的张开角度（rad）而外翼展开时的运动方程为:将以上两代入式（6.8-1）得:（1）必须进行折叠翼的运动学和展开动力学分析 （2）折叠翼的结构动力分析1）结构的模态分析它包括固有频率、主振型及模态阻尼的计算分 析中应特别注意折叠翼面及转轴处边界条件的模拟，机构中各铰链及其阻尼 的模拟；2）结构动态响应分析。

它包括翼面垂直方向的动响应和折叠到位时， 锁定部分的冲击响应分析；3）由于折叠翼结构刚度问题比较突出，故刚度分析、颤振、发散分析 应当引起足够的注意4）折叠翼展开到位时，对锁定部分结构的冲击响应往往很大，必须注 意分析和解决好这一问题解决这一问题的主要措施是： a. 正确确定展开到位时间在满足总体设计要求的前提下，不能太短；b. 正确确定能源提供的展开力大小及其变化规律，以尽量减小展开过 程的加速度； c. 增大锁定处活动翼面与锁定部位碰撞的接触面，并在此接触面上采取减 振措施3）折叠翼的展开试验、动响应试验§6.9 栅格翼6.9.1概述栅格翼是一种在有限翼展上由很多翼元组成的升力系统图6.9.1 所示为栅格翼结构形式，翼元就是镶嵌在边框内的一组栅格壁栅格 翼具有很好的气动优越性，重量轻刚度好a)矩形栅格翼 (b)蜂窝状栅格翼图6.9.1 栅格翼6.9.2栅格翼的剖面形状栅格翼具有某种程度的流线型剖面表6.9.1为栅 格翼可能的剖面形状表6.9.1 栅格翼可能的剖面形状6.9.3 栅格翼的典型绕流图(a)(f)(c)(d)(e)(b)图6.9.3 两剖面形成的亚 音速和超音速典型绕流图 6.9.4 栅格翼的某些特点（1）栅格翼可以在相当大的攻角和马赫数范围内正常使用 （2）栅格翼能在体积比较小的情况得到较大的翼总面积 （3）栅格翼的压力中心无论是相对于攻角还是相对于马赫数都具有很大的稳 定性 （4）栅格翼结构元件布置合理，最大刚度面与最大气动载荷作用面重合 （5）便于折叠，可以贴着飞行器壳体折叠。

见图6.9.4 （6）栅格翼主要不足，是其气动特性在亚音速时比单面翼要低图6.9.4 栅格翼的折叠状态6.9.5 栅格翼的几何参数 栅格翼是镶嵌在边框内的一组薄的栅格壁组成，这些栅格 壁在框架内可以任意布局，但最基本的是图6.9.5所示的两种形 式第一种叫。